6-基坑工程施工--内支撑结构施工

第五章基坑工程施工§5.1概述§5.2地下连续墙施工工法§5.3支撑结构的施工§5.4逆作法施工工法5.3支撑结构的施工5.3.1支撑结构种类和结构形式1、按其材料分：钢管支撑、型钢支撑、钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土的组合支撑5.3支撑结构的施工2、按受力形式分1)单跨压杆式支撑2）多跨压杆式支撑3）对撑式双向多跨压杆式支撑4）钢筋混凝土的水平封闭式框架支撑单跨压杆式支撑多跨压杆式支撑对撑式双向多跨压杆式支撑钢筋混凝土的水平封闭式框架支撑5.3支撑结构的施工二、支撑组成成分和施工要求1、支撑结构体系:围檩,水平支撑，立柱，立柱桩围檩立柱连系杆角撑对撑立柱桩5.3支撑结构的施工支撑组成成分1）围檩的刚度对整个支撑刚度影响很大；2）支撑杆由于自重及施工荷载要求，为一压弯杆件；3）立柱用型钢或钢格构柱在钢立柱与混凝土底板的连接处下要设止水带，止水带通常用钢板满焊；4）立柱可以借用工程桩，也可单独设计用于支承立柱。5.3支撑结构的施工支撑结构的施工要求1）相邻支撑之间水平距离应满足土方工程施工要求，通常不小于4m，当采用机械挖土时，不宜小于8m。2）上、下各层水平支撑的轴线应尽量布置在同一竖向的平面内，竖向相邻支撑的净距不宜小于3m，当采用机械下坑开挖及运输不宜小于4m。3）当为多层支撑时，最下一层支撑的标高在不影响主体结构底板施工条件下，应尽可能降低。5.3支撑结构的施工施工步骤：一、支撑结构的安装二、考虑时空效应的土方开挖三、支撑的拆除5.3支撑结构的施工5.3.2支撑结构的施工一、支撑结构的安装与拆除顺序应同基坑支护结构的设计工况相一致5.3支撑结构的施工二、支撑的安装1、在基坑竖向的平面内，土方施工应严格遵守分层开挖、先支撑后开挖的原则钢板钢板钢板开槽架设支撑示意图5.3支撑结构的施工2钢支撑预加压力目的：可以较有效的进行基坑变形的主动控制。1）在支撑安装完毕后，经检查确认各节点连接状况符合要求后方可施加预压力。2）预压力的施加宜在支撑两端同步对称进行。3）预压力应分级施加重复进行、一般情况下，预压力为50%~80%支撑设计轴力。4）预压力加至设计要求额定值后，应检查各连接点，待额定压力稳定后予以锁定。5）支撑端部八字撑可在主支撑施加压力后安装。5.3支撑结构的施工三、考虑时空效应的土方开挖选择基坑分层、分步、对称、平衡、限时开挖，并确定各工序的时限在施工组织设计中定出如下的施工参数：Ni---开挖分层的层数；ni----每层分部的数量；TCI----分部开挖的时间限制；TsI---分部开挖后完成支撑的时间限制；Ni----支撑预加轴力（采用钢支撑时）B、h----紧靠挡土墙的支承土堤每步开挖的宽度和高度；Tr------开挖卸载后无支撑暴露时间。土方开挖的顺序、方法必须遵循“开槽限时支撑、先撑后挖、分层分段、留土护壁、严禁超挖”的原则5.3支撑结构的施工工程实例：上海香港广场北拱基坑工程：位于淮海路，基坑面积约5800平方米，距地铁一号线下行区间隔约8-9m，开挖深度约12.55m，围护采用厚800，深约23.66m地下连续墙，支撑为3道钢支撑（2φ609×16），加50%的预应力。5.3支撑结构的施工5.3支撑结构的施工施工工艺参数：1）在基坑中间部分采取盆式开挖至该层支撑底面标高;2)安装后该范围内设钢支撑；3）基坑周边土按如图顺序，分块、对称地开挖和支撑。每层每块土的机械开挖底面，控制在钢支撑顶面，以便开挖下一层土挖机始终在钢支撑两侧原状土上行驶；4）每两块对称的土堤开挖后，即在暴露的两处对面的地下墙上装两幅钢围檩和带八字撑的支撑，以与基坑中间已安装的一根支撑相连接；5）支撑安装完毕后，施加预压力至设计轴力50%；6）每两块土堤的开挖及支撑安装要在24h内完成。钢支撑安装时间不超过24h，钢筋混凝土支撑安装时间不超过48h。5.3支撑结构的施工四、支撑的拆除（主体结构换撑）1、主体结构的楼板或底板混凝土强度达到设计强度的80%以上才可拆除支撑；2、主体结构与围护墙之间应设置可靠的换撑传力构造。1）一般填砂，但在变形严格要求高的地区慎用；2）设后浇带；3）设短撑。后浇带短撑楼板底板垫层5.4逆作法施工工法传统的基坑施工方法是敞开式顺作法问题：基坑施工占总工期的四分之一，甚至三分之一内支撑只作为临时结构有时难以满足地面交通或商业的要求5.4逆作法施工工法逆作法施工，是将常规的地下结构施工方法（顺作法）的次序颠倒过来，待施工完基坑围护结构及将工程桩接升到地面的中间支撑柱后，直接施工地下结构的顶板或先开挖坑内土体至基坑一定深度再进行地下结构的顶板、中间柱的施工，然后再依次逐层向下进行向地面以下的挖土和各层楼板的建造，直至底板施工。在顶板施工完毕以后，施工地下结构的同时，可进行地上结构的施工。逆作法施工工法格构柱工程桩地下连续墙工程桩格构柱地下连续墙工程桩格构柱固定吊专用抓斗地下连续墙（a）施工地下连续墙；施工坑内土体加固；施工工程桩、格构柱（b）首层进行盆式挖土，挖土时随浇捣混凝土垫层（c）施工B0板，局部洞口加撑，安装取土架-7.00m支撑排架上海机场城市航站楼逆作法施工工序盆式开挖到-7.0m施工地下墙，格构柱施工B0板工程桩格构柱固定吊专用抓斗地下连续墙工程桩格构柱固定吊专用抓斗地下连续墙工程桩格构柱固定吊专用抓斗地下连续墙（d）施工上部一层结构，同时对称抽条开挖盆边土（e）施工B1板（f）盆式挖土至-10.7m，同时施工上部二层结构对称开挖盆边土盆式开挖到-10.7m施工B1板逆作法施工工法逆作法施工工法底板工程桩格构柱底板地下连续墙后包柱后包柱置换筒体工程桩格构柱地下连续墙（g）施工大底板，拆除取土架（h）施工地下后包柱、剪力墙、上部结构继续向上施工施工大底板施工后包柱、剪力墙5.4逆作法施工工法逆作法的特点：减少工程造价；缩短施工工期；施工对周围环境影响小工程名称节省投资总额缩短工期（天）管线累计最大水平/垂直位移（mm）地下墙累计最大水平位移（mm）相邻柱累计最大差异沉降（mm）恒积大厦11%9014.6/173313.7明天广场12%15018.4/24.9198.5京沙住业大厦10%12023.5/16.537.57上海已完成的三个逆作法工程经济效益统计表5.4逆作法施工工法逆作法的发展概况在国外的发展在国内的发展5.4逆作法施工工法逆作法在国外的发展1935年首次应用于日本1950年地下连续墙工法60年代机械化施工70年代立柱被用作永久柱5.4逆作法施工工法逆作法在国内的发展1955年首次在哈尔滨地下人防工程中应用1985年首次在上海采用全逆作法施工1993年首次在上海应用于地铁车站1997年首次在天津应用于市政工程1999年首次在上海应用于钢结构工程5.4逆作法施工工法发展趋势：覆盖了高层建筑地下室、多层建筑地下室、地铁车站、地下变电所、及旧建筑地下室扩建等多个领域。广泛应用于大平面、大深度及周边环境要求严格的工程机械化程度较高广泛采用信息化施工具有明显的地域特点5.4逆作法施工工法Y栋Z栋X栋（a）地下部分平面图公团工区组合1工区Y栋组合2工区地下连续墙GL-41.5m道路边界线（b）断面图31.0m公团工区154.8m公团工区地上44F组合2工区组合1工区会所Z栋地上33F地上39层运河X栋68.460m60.930m198.180m61.980m68.670m61.530mAAA-A断面图晴海岛商住楼平面图5.4逆作法施工工法地铁车站山王帕科达大厦逆作法机械挖土示意图5.4逆作法施工工法1监测对象监测项目比较对象监测预警值1次预警值2次预警值地下连续墙水平变位设计允许值100%——水压、土压力设计侧压力100%——应力允许应力80%100%弯矩允许弯矩立柱轴力允许压缩轴力周边构筑物、周边地层沉降、倾斜、水平位移与构筑物业主或相应管理部门协商确定地铁隧道沉降影响计算值70%100%水平变位我国地域辽阔，按地质情况基本可分为：深基岩的软土地区，包括上海、杭州、福州、天津等城市，以上海为典型；浅基岩的软土地区，包括广州、深圳、厦门、南京等城市，以广州为典型；粘土、砂土地区，以砂卵石或砂砾作持力层，包括北京、青岛、石家庄、沈阳、哈尔滨、重庆等城市，以北京为代表。持力层的不同导致围护结构、立柱桩施工方法等方面存在明显的差异，使逆作法施工在各城市间呈现较明显的地域特点。钢管桩定位杯座定位锥尖钢柱十字加劲钢板中间钢隔板三角架井字架钢管立柱钢立柱水下安装就位示意图底部结构示意图孔口定位器基础小隧道填充砂浆底板B3F钢管柱梁式基础填充砂B1FB2F路面（a）（b）（c）（d）天安门地铁站半逆作法主要施工步骤逆作法施工呈现明显的地域特点逆作法施工工法逆作方法的灵活多样全逆作法半逆作法半开敞逆作法顺逆结合逆作法全逆作法指施工好分界楼板（±0.00板、地下1层楼板（B1板）、或地下2层楼板（B2板））后，向下开挖，进行地下结构的施工，同时向上进行上部结构的施工。全逆作法是最能体现逆作法优点的施工方法，也是我国在高层建筑逆作法施工中用得最多的施工方法。半逆作法（又称盖挖法）是指施工过程中从分界楼板层底向下开挖，由上而下逐层进行地下结构施工，而不向上进行上部结构的施工。半逆作法特别适用于顶板行车、行人或堆场有要求的工程，如市政中的地铁工程、城市绿地工程、地下广场工程。半开敞式逆作法分为利用主体结构框架梁作支撑向下施工与中间大开口半逆作法两类。当结构体系是框架结构时，利用主体结构的框架梁作为开挖施工的支撑，施工工艺流程与顺作法无太大差异。顺逆结合可以使顺作法和逆作法发挥各自的优势。目前采用过的两种形式有：中筒顺作，周边楼体逆作，如广州粤海进出口公司综合楼、深圳庐山大厦等；主楼顺作，裙房逆作，如上海明天广场、深圳地王大厦等。+1.0中筒中筒中筒大开挖至-3.7m捣北板带混凝土捣其他板带混凝土，中筒挖土捣中筒底板墙体混凝土捣中筒中板混凝土±0.00楼面混凝土捣固负二层挖土，上部继续施工捣底板、负二层墙体混凝土，上部继续施工中筒顺作，周边楼板逆作施工示意图（广州粤海进出口公司综合楼（20））立柱设计与施工特点立柱承受上部荷载的支承方式立柱施工偏心的影响立柱与立柱桩的连接处理地下连续墙防渗施工要点梁柱节点施工逆作条件下模板施工工艺逆作法施工关键技术的分析（a）一柱一桩（c）一柱多桩（b）一柱多桩24（d）临时柱桩4615315531571临时承台预留柱主筋钢立柱柱临时承台结构梁钢立柱结构柱结构梁0.750.80.850.90.9511/1001/2001/3001/4001/5001/6001/7001/8001/9001/1000安装垂直精度偏心影响系数钢管砼柱安装初偏心对极限承载力的影响在地下水位较深的地区，立柱安装的垂直度控制并不困难，因此应尽可能提高立柱安装精度，如广州四建制定的地下室逆作法施工工法（YJGF07-98）规定中间逆作柱每层的垂直度偏差不应大于柱长的1/1000，平面位置偏差不大于5mm。在地下水位较高的地区，如上海，立柱安装是在水下进行，垂直度较难控制，过分强调立柱的垂直度往往会影响到施工进度，而且对立柱的承载力提高意义不大。上海二建制定的高层建筑多层地下室结构逆作法施工工法（YJGF02-96）规定中柱的控制垂直度为1/300，平面偏差为50mm。逆作法施工关键技术的分析（a）H钢柱与钢管桩的连接钢托座（b）钢管砼柱与灌注桩的连接钢管桩A钢管桩A栓钉AAH型钢立柱底板钢筋椭圆孔钢管砼柱底板逆作法施工关键技术的分析逆作条件下地下连续墙的防水、防渗措施逆作条件下地下连续墙水平接头的构造处理逆作法施工关键技术的分析地下连续墙接头缝的渗漏原因：1）、因各单元槽幅施工定位达不到应有精度而导致墙体接头平面错位，渗水通道因此而缩短。2）、成槽后，附着在前幅墙端部的泥皮、淤泥沉渣和悬浮固形物及固化物等，因